武汉植物园揭示逆境记忆如何增强冷季型草坪草耐高温能力

来源：武汉植物园   发布者：亦云   日期：2015-07-21  

　　逆境记忆（stress memory）是生物体应对逆境环境后在体内形成的调控信号。逆境胁迫消除后，在逆境记忆的作用下，这些逆境信号会被植物体记住。这种逆境记忆部分会遗传给后代，当再次暴露于此前逆境环境，逆境记忆会迅速被激活，启动相关信号转导及转录调控，从而增强驯化植株耐逆能力。 　　高羊茅（Festuca arundinacea）又名苇状羊茅，隶属禾本科，是主要的冷季型牧草和草坪草，在我国北部及长江流域气候过渡区广泛建植应用。高羊茅地上部最适宜生长温度是15-24 ℃，根系为10-18 ℃。近年来我国一些地区夏季经常出现异常高温天气，极端温度达到40 ℃以上，且持续时间较长，导致高羊茅观赏品质和使用价值降低，甚至死亡。高温胁迫已成为高羊茅在我国南方地区发展的主要限制因子。 　　中国科学院武汉植物园博士胡涛在研究员傅金民的指导下，以课题组筛选鉴定的耐热高羊茅（PI 574522）和热敏感高羊茅（PI 512315）为材料，利用建立的逆境驯化模式对植株进行前期处理。与直接暴露40℃高温处理组相比，逆境驯化后两个高羊茅种质材料耐热能力显著增强，表现为草坪质量增加，EL值降低。进一步研究发现，逆境驯化主要抑制了PSII反应中心（PSII RC）能量流传递和OJIP相的下降，增加了叶片中4个有机酸，8个糖类物质，5个氨基酸和一个有机酸的含量。另外，研究人员对从NCBI数据中克隆的29个受高温诱导的热激蛋白基因转录水平进行检测，发现1个低分子量（LMW-HSP）和1个高分子量（HMW-HSP）热激蛋白基因在第二次高温驯化后表现出比第一次高温驯化更高的转录水平，而去除逆境驯化表达水平能迅速恢复到初始水平，具有“转录记忆”，称为驯化基因。 　　该研究获得国家自然科学基金(Grant #: 31470363; 31201653)和中科院中非联合中心科教项目（No. SAJC201325）的支持。相关研究结果在植物学国际期刊Frontiers in Plant Science在线发表（doi: 10.3389/fpls.2015.00403）。

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